CN102130321B - 二次电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种在保护电路模块(PCM)的形成过程中减小空间约束并提高正温度系数(PTC)器件的可靠性的二次电池及制造该二次电池的方法。该二次电池包括电池单体和PCM，电池单体包括单体接线片。PCM包括电路板、第一端子、第二端子和PTC器件。电路板包括向上暴露的外部端子。第一端子设置在电路板的下方，并具有连接到单体接线片的一端和延伸的另一端。第二端子设置在电路板的下方，并具有连接到外部端子的一端和延伸的另一端。PTC器件设置在第一端子与第二端子之间，并位于电路板的下方。

Description

二次电池及其制造方法
技术领域
实施例涉及一种二次电池及其制造方法。
背景技术
通常，可再充电电池组包括可再充电电池单体和防止电池单体过充电或过放电的保护电路模块(PCM)。锂离子电池或锂聚合物电池可以用作电池单体。PCM包括用于防止电池单体过充电或过放电的多个电路器件。
锂聚合物电池可以是不含有机电解质的完全固体型的锂离子聚合物电池或者是使用包含有机电解质的凝胶型聚合物电解质的锂离子聚合物电池。
当与使用液体电解质的锂离子电池相比时，在锂离子聚合物电池的情况下，减少了电解质的泄漏或者不发生电解质的泄漏。因此，锂离子聚合物电池可以使用袋代替金属罐作为壳体。所述袋由金属箔和绝缘层形成。
发明内容
实施例涉及一种在保护电路模块(PCM)的形成过程中减小空间约束并提高正温度系数(PTC)器件的可靠性的二次电池及其制造方法。
可以通过提供一种二次电池来实现以上和其他特征及优点中的至少一个，该二次电池包括电池单体和保护电路模块(PCM)，电池单体包括单体接线片，PCM包括：电路板，包括向上暴露的外部端子；设置在电路板的下方的第一端子，第一端子具有连接到单体接线片的一端和延伸的另一端；设置在电路板的下方的第二端子，第二端子具有连接到电路板的一端和延伸的另一端；设置在第一端子与第二端子之间的正温度系数(PTC)器件，PTC器件设置在电路板的下方。
在电路板和PTC器件之间还可设置至少一个绝缘带。
可以通过提供一种制造二次电池的方法来实现以上和其他特征及优点中的至少一个，该方法包括：将PTC器件结合到第一端子的端部和第二端子的端部，第一端子和第二端子设置在PCM的电路板上；将电池单体的单体接线片结合到第一端子另一端；弯曲第一端子和第二端子，以将PTC器件定位在电路板的下方；弯曲单体接线片，使得PCM的顶表面与电池单体的顶表面平行。
在弯曲第一端子和第二端子之前，该制造二次电池的方法还可包括附着绝缘带，以覆盖第一端子的所述另一端和第二端子的另一端。
在根据实施例的二次电池中，连接到电池单体的单体接线片的第一端子和连接到第一端子的第二端子从电路板侧向地突出并延伸。此外，PTC器件设置在第一端子和第二端子之间。第一端子和第二端子弯曲，以将PTC器件定位在电路板的下方。因此，可以减小PTC器件的位置约束，并且可以确保PCM内的空间。
另外，因为PTC器件的顶表面可以邻近电池单体的顶表面，所以确保了PTC器件的可靠性。
附图说明
图1示出了根据实施例的二次电池的透视图。
图2示出了根据实施例的二次电池的分解透视图。
图3示出了电池单体结合到图2中的保护电路模块的状态的放大透视图。
图4示出了图2的保护电路模块向上旋转的状态的视图。
图5示出了电池单体结合到图4中的保护电路模块的状态的透视图。
图6示出了图5的正温度系数器件向上旋转从而去除了绝缘带的状态的视图。
图7示出了用于说明根据实施例的二次电池的制造方法的流程图。
图8A至图8F示出了用于说明根据实施例的二次电池的制造方法的视图。
具体实施方式
在下文中，现在将参照附图更加充分地描述示例性实施例；然而，它们可以以不同的形式来实施，并且不应被解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底的和完全的，且这些实施例将把当前实施例的范围充分地传达给本领域技术人员。
在下文中，将描述根据实施例的二次电池的构造。
图1示出了根据实施例的二次电池的透视图。图2示出了根据实施例的二次电池的分解透视图。图3示出了电池单体结合到图2中的保护电路模块的状态的放大透视图。图4示出了图2的保护电路模块向上旋转的状态的视图。图5示出了电池单体结合到图4中的保护电路模块的状态的透视图。图6示出了图5的正温度系数器件向上旋转从而去除了绝缘带的状态的视图。
参照图1至图6，根据实施例的二次电池100包括电池单体110、保护电路模块(PCM)120、框架壳体130、顶盖140和标签150。
电池单体110存储或释放电荷。电池单体110可以是锂离子电池单体，所述锂离子电池单体可以是锂离子聚合物电池单体。换言之，二次电池100可以是锂离子电池，所述锂离子电池可以是锂离子聚合物电池。根据围绕电极组件(未示出)的材料，电池单体110可以是例如“罐型”或“袋型”。在根据实施例的二次电池100中，将描述袋型电池单体110作为示例。
电池单体110包括电极组件(未示出)、袋壳体111、第一单体接线片112和第二单体接线片113。电极组件包括正极、负极以及设置在正极和负极之间的分隔件。袋壳体111接纳电极组件。第一单体接线片112连接到电极组件的正极，第二单体接线片113连接到电极组件的负极。第一单体接线片112和第二单体接线片113暴露于袋壳体111的表面。在单体接线片112和113接触袋壳体111的位置，还可以设置用于防止单体接线片112和113与袋壳体111一起电短路的绝缘带114和115。
电池单体110具有顶表面110a、一对短的侧表面110b和110c、一对长的侧表面110d和110e以及底表面110f。PCM 120设置在电池单体110的顶表面110a上。该对短的侧表面110b和110c与该对长的侧表面110d和110e连接到顶表面110a。底表面110f背对顶表面110a，并连接到侧表面110b、110c、110d和110e。这里，该对短的侧表面110b和110c表示连接到电池单体110的顶表面110a的侧表面110b、110c、110d和110e中具有较窄宽度的侧表面。该对长的侧表面110d和110e表示连接到电池单体110的顶表面110a的侧表面110b、110c、110d和110e中具有较宽宽度的侧表面。
PCM 120设置在电池单体110的顶表面110a上。PCM 120电连接到电池单体110，以控制电池单体110的充电/放电状态。PCM 120包括电路板121、外部端子122、内部端子123至125、正温度系数(PTC)器件128和绝缘带129。另外，PCM 120还可包括充电/放电开关器件126和控制器件127。
电路板121包括具有例如板形状的绝缘层。外部端子122通过设置在电路板121内部的互连图案(未示出)电连接到内部端子123至125。这里，外部端子122设置在电路板121的顶表面上，以将电路板121电连接到外部器件(未示出)。此外，电路板121在纵向方向的两侧可具有结合孔121a，以使框架壳体130结合到结合孔121a。
图4示出了PCM 120沿竖直方向(图4的z轴方向)旋转以示出PCM 120的底表面的状态的视图。图5示出了电池单体110结合到图4中的PCM 120的状态的透视图。图6示出了图5的PTC器件128沿着竖直方向(图6的z轴方向)旋转从而去除了绝缘带129的状态的视图。
参照图4至图6，内部端子123至125朝电路板121的下侧暴露。内部端子123至125可以例如由镍形成。内部端子123至125包括第一端子123、第二端子124和第三端子125。第一端子123从电路板121的下部连接到电池单体110的第一单体接线片112。第二端子124通过PTC器件128连接到第一端子123。第三端子125连接到第二单体接线片113。
第一端子123和第二端子124具有设置在电路板121的底表面上的一端和朝电路板121的旁边(图3的z轴方向)延伸的另一端。第一端子123具有结合到第一单体接线片112的一端，第一端子123具有结合到PTC器件128的另一端，第二端子124具有结合到PTC器件128的另一端。
在第一端子123的另一端和第二端子124的另一端连接到PTC器件128的状态下，第一端子123的另一端和第二端子124的另一端朝电路板121的底表面(图4的y轴方向)弯曲。一端结合到电路板121的底表面的第一端子123和第二端子124通过朝电路板121的旁边(图6的z轴方向)突出的另一端结合到PTC器件128，第一端子123和第二端子124的另一端以大约180°弯曲并设置在电路板121的下侧(图3的z轴方向)以面对电路板121的底表面。因此，第一端子123连接到PTC器件128所处的部分弯曲，因此，该部分设置在第一端子123连接到第一单体接线片112所处的部分的下方。结果，可以减小PCM 120内PTC器件128的位置约束和针对PCM120的空间约束。另外，第一单体接线片112的施加到第一端子123的电压通过PTC器件128被传输到第二端子124，并且通过电路板121的互连件被传输到外部端子122。
第三端子125在前后方向上至少部分地围绕第二单体接线片113。第三端子125可以利用焊接结合到第二单体接线片113。
充电/放电开关器件126和控制器件127设置在电路板121的底表面上(图3的z轴方向)。控制器件127可包括集成电路(IC)。控制器件127检测电池单体110的电流、充电电压和放电电压。此外，当检测到电池单体110的过充电、过放电或过电流时，充电/放电开关器件126阻断施加到电池单体110的电流。
PTC器件128设置在电路板121的下方(图3的z轴方向)。PTC器件128结合在第一端子123和第二端子124之间。当电池单体110的温度高于容许的温度时，PTC器件128阻断电流，以防止电池单体110因过热而劣化。PTC器件128可包括PTC热敏电阻，例如片状PTC热敏电阻，但是不限于此。因为在第一端子123和第二端子124结合到PTC器件128的状态下，第一端子123和第二端子124弯曲，所以PTC器件128面对电池单体110的顶表面。此外，因为PTC器件128邻近电池单体110的顶表面设置，所以热可以通过电池单体110容易地传递到PTC器件128。因此，因为第一端子123和第二端子124的弯曲，所以可以确保PTC器件128的可靠性。
绝缘带129设置在弯曲的第一端子123与第二端子124之间。绝缘带129包括第一绝缘带129a和第二绝缘带129b。第一绝缘带129a从第一端子123延伸到第二端子124，并且沿着横向方向(图4的x轴方向)设置。也就是说，第一绝缘带129a覆盖第一端子123的结合到第一单体接线片112的一端以及第二端子124的设置在电路板121的底表面上的一端。第二绝缘带129b沿着第二端子124的长度方向(图4的z轴方向)设置，并覆盖第一绝缘带129a的与第二端子124的所述一端对应的部分。这里，第二绝缘带129b具有对应于PTC器件128的厚度的厚度(例如，与PTC器件128的厚度相同或基本相同的厚度)，以补偿结合到PTC器件128的两端的第一端子123和第二端子124之间的高度差。当第一端子123和第二端子124弯曲时，第一绝缘带129a和第二绝缘带129b设置在弯曲的第一端子123和第二端子124的内部，以支撑第一端子123和第二端子124的弯曲构造。此外，第一绝缘带129a和第二绝缘带129b使PTC器件128的底表面与电路板121电绝缘。
框架壳体130设置在电池单体110和PCM 120之间。框架壳体130覆盖电池单体110的顶表面110a、底表面110f以及一对短的侧表面110b和110c。此外，框架壳体130覆盖电池单体110的一对长的侧表面110d和110e的横边缘。结果，框架壳体130具有用于接纳电池单体110的接纳空间S 1。
框架壳体130可包括平面部131、132、133和134以及延伸部131a、132a、133a和134a。平面部131覆盖电池单体110的顶表面110a，平面部132和133覆盖电池单体110的一对短的侧表面110b和110c，平面部134覆盖电池单体110的底表面110f。延伸部131a、132a、133a和134a从平面部131、132、133和134弯曲，并朝电池单体110延伸，以覆盖电池单体110的边缘。
框架壳体130可包括支撑件135、结合突出136和肋137。支撑件135从平面部131竖直地突出。结合突出136从支撑件135竖直地突出。肋137从支撑件135侧向地突出。支撑件135从平面部131突出，以支撑将要结合到支撑件135上部的PCM 120。结合突出136从支撑件135突出，并结合到电路板121的结合孔121a。此外，肋137结合到与PCM 120的上部结合的顶盖140的肋结合孔144。
顶盖140结合到电池单体110的上部，以将PCM 120接纳在其中。顶盖140包括盖板141和侧壁142。
盖板141可具有与电路板121的形状大致相似的形状。在与PCM 120的外部端子122对应的区域中限定通孔143。通孔143可以暴露用于将二次电池100电连接到外部器件(未示出)的外部端子122。
侧壁142从盖板141向PCM 120延伸，以接纳PCM 120。此外，侧壁142在与框架壳体130的肋137对应的区域中具有肋结合孔144。当肋137和肋结合孔144结合时，框架壳体130结合到顶盖140。
标签150附着到电池单体110的侧表面110b、110c、110d和110e，并且可按照围绕电池单体的方式附着。标签150覆盖顶盖140的下部。标签150可以提高电池单体110、框架壳体130和顶盖140之间的结合力。
如上面所描述的，在根据实施例的二次电池100中，连接到电池单体110的第一单体接线片112的第一端子123和连接到第一端子123的第二端子124从电路板121侧向地突出并延伸。此外，PTC器件128设置在第一端子123和第二端子124之间。第一端子123和第二端子124弯曲，以允许PTC器件128设置在第一单体接线片112结合到第一端子123的位置的上方。因此，在PCM 120内可以减小PTC器件128的位置约束。另外，PTC器件128的顶表面可以邻近电池单体110的顶表面，以确保PTC器件128的可靠性。
在下文中，将描述根据实施例的二次电池的制造方法。
图7示出了用于说明根据实施例的二次电池的制造方法的流程图。图8A至图8F示出了用于说明根据实施例的二次电池的制造方法的视图。
参照图7，根据实施例的二次电池的制造方法包括保护电路模块(PCM)准备工序S1、正温度系数(PTC)器件结合工序S2、电池单体结合工序S3、绝缘带附着工序S4、第一弯曲工序S5和第二弯曲工序S6。在执行第二弯曲工序S6之后，可以执行框架壳体结合工序S7、顶盖结合工序S8和标签附着工序S9。在下文中，将参照图8A至图8F描述图7的工序。
参照图7和图8A，PCM准备工序S1表示准备包括在电路板121的底表面上的第一端子123、第二端子124、第三端子125、充电/放电开关器件126和控制器件127的PCM的工序。这里，第一端子123具有设置在电路板121下方的一端和从电路板121侧向地延伸并突出的另一端，第二端子124具有设置在电路板121下方的一端和从电路板121侧向地延伸并突出的另一端。此外，第一端子123和第二端子124可具有与后面将连接的PTC器件128的厚度对应的高度差。
参照图7和图8B，PTC器件结合工序S2表示将PTC器件128结合到第一端子123和第二端子124的工序。PTC器件128具有结合到第一端子123的一端和结合到第二端子124的另一端。此外，可以使用典型的焊接方法来执行该结合工序。第一端子123可以通过PTC器件128电连接到第二端子124。
参照图7和图8C，电池单体结合工序S3表示将电池单体110的第一单体接线片112结合到PCM 120的第一端子123并将电池单体110的第二单体接线片113结合到PCM 120的第三端子125的工序。可以使用典型的焊接方法来执行该结合工序。这里，可以在第一端子123连接到第一单体接线片112的状态下执行焊接工序，以将第一端子123结合到第一单体接线片112。此外，可以在第三端子125至少部分地围绕第二单体接线片113的状态下执行焊接工序，以将第三端子125结合到第二单体接线片113。
参照图7和图8D，绝缘带附着工序S4表示将绝缘带129附着到第一端子123和第二端子124的工序。绝缘带129包括从第一端子123连接到第二端子124的第一绝缘带129a和沿着第二端子124的长度方向形成的第二绝缘带129b。在绝缘带附着工序S4中，第一绝缘带129a覆盖第一单体接线片112被焊接到第一端子123所处的部分，并延伸至第二端子124，从而附着到第二端子124。第二绝缘带129b沿着第二端子124的长度方向竖直地附着到第一绝缘带129a。这里，第二绝缘带129b具有对应于PTC器件128的厚度的厚度。
参照图7和图8E，第一弯曲工序S5表示将第一端子123和第二端子124弯曲的工序。将第一端子123和第二端子124弯曲成使得PTC器件128的底表面面对电路板121的底表面。以大约180°弯曲第一端子123和第二端子124。结果，PTC器件128的底表面接触绝缘带129并面对电路板121的底表面。
参照图7和图8F，第二弯曲工序S6表示将单体接线片112和113弯曲的工序。将单体接线片112和113弯曲，使得PCM 120的顶表面与电池单体110的顶表面平行。以大约90°弯曲单体接线片112和113。第一单体接线片112和第一端子123之间的焊接区域与第一端子123和PTC器件128之间的焊接区域竖直地叠置。因此，如上面所描述的，可以减小PCM 120内PTC器件128的附着所需的空间的约束。
此外，因为单体接线片112和113弯曲，所以连接到第一端子123和第二端子124的PTC器件128的顶表面邻近电池单体110的顶表面。因此，如上面所描述的，可以提高PTC器件128的操作可靠性。
参照图7，框架壳体结合工序S7表示在电池单体110和PCM 120之间结合框架壳体130的工序。从电池单体110的前表面结合框架壳体130。结果，电池单体110插入并安放在框架壳体130的内部。支撑件135支撑PCM120的电路板121，且结合突出136结合到电路板121的结合孔121a以固定框架壳体130。
再次参照图7，顶盖结合工序S8表示将顶盖140结合到框架壳体130的上部的工序。可将框架壳体130的肋137结合到肋结合孔144以固定顶盖140。PCM 120的外部端子122可以通过顶盖140的通孔143被暴露。
再次参照图7，标签附着工序S9表示将标签150附着到框架壳体130的外表面的工序。将标签150附着到框架壳体130的外部，以使标签150围绕电池单体110的侧表面和顶盖140的下部。结果，电池单体110、PCM 120、框架壳体130和顶盖140可以稳固地结合。
可以通过上述工序制造根据实施例的二次电池100。在根据实施例的二次电池100中，因为执行了两个弯曲工序S5和S6以将PTC器件128定位在PCM 120内第一单体接线片112结合到第一端子123的位置，所以可以减小PTC器件128的位置约束。另外，因为PTC器件128的顶表面可以邻近电池单体110的顶表面，所以确保了PTC器件128的可靠性。
在此已经公开了示例性实施例，虽然采用了特定的术语，但是仅以上位的和描述性的含义来使用和解释它们，并非用于限制的目的。例如，可以以固件或以软件实现实施例的工艺化，例如，通过具有机器可访问的介质的制品来实现实施例的工艺化，其中，该介质包含有数据，当机器访问该数据时，该数据使得机器驱动电池管理系统。因此，本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离如权利要求书中所阐述的当前实施例的精神和范围的情况下，可以做出形式上和细节上的各种改变。

Claims (20)

1.一种二次电池，所述二次电池包括电池单体和保护电路模块，所述电池单体包括至少一个单体接线片，所述保护电路模块包括：
电路板，包括向上暴露的外部端子；
设置在所述电路板的下方的第一端子，其中，所述至少一个单体接线片包括第一单体接线片，所述第一端子具有设置在所述电路板的底表面上并连接到所述第一单体接线片的一端；
设置在所述电路板的下方的第二端子，其中，所述第二端子具有设置在所述电路板的底表面上并连接到所述电路板的一端；
设置在所述第一端子与所述第二端子之间的正温度系数器件，其中，所述第一端子和所述第二端子被弯曲，以使所述正温度系数器件设置在所述电路板的下方，
其中，所述第一端子具有结合到所述正温度系数器件的另一端并且所述第二端子具有结合到所述正温度系数器件的另一端，使得所述第一端子通过所述正温度系数器件电连接到第二端子。
2.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述第二端子通过所述电路板连接到所述外部端子。
3.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述正温度系数器件包括正温度系数热敏电阻。
4.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述二次电池是锂离子电池。
5.如权利要求4所述的二次电池，其中，所述锂离子电池是锂离子聚合物电池。
6.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述保护电路模块还包括绝缘带，所述绝缘带包括第一绝缘带和第二绝缘带。
7.如权利要求6所述的二次电池，其中，所述第一绝缘带覆盖所述第一端子的所述一端和所述第二端子的所述一端。
8.如权利要求7所述的二次电池，其中，所述第二绝缘带覆盖所述第一绝缘带的与所述第二端子的所述一端对应的部分。
9.如权利要求7所述的二次电池，其中，所述第二绝缘带的厚度对应于所述正温度系数器件的厚度。
10.如权利要求1所述的二次电池，其中，所述至少一个单体接线片还包括第二单体接线片，所述保护电路模块还包括第三端子。
11.如权利要求10所述的二次电池，其中，所述第三端子连接到所述第二单体接线片。
12.一种制造二次电池的方法，包括：
提供包括电路板、第一端子和第二端子的保护电路模块；
将正温度系数器件结合到第一端子的一端和第二端子的一端使得所述第一端子通过所述正温度系数器件电连接到第二端子，其中，所述第一端子和所述第二端子设置在所述保护电路模块的所述电路板上，所述第一端子具有设置在所述电路板的底表面上的另一端，所述第二端子具有设置在所述电路板的底表面上的另一端；
将电池单体的单体接线片结合到所述第一端子的所述另一端；
弯曲所述第一端子和所述第二端子，以将所述正温度系数器件定位在所述电路板的下方；
弯曲所述单体接线片，使得所述保护电路模块的顶表面与所述电池单体的顶表面平行。
13.如权利要求12所述的制造二次电池的方法，其中，所述正温度系数器件包括正温度系数热敏电阻。
14.如权利要求12所述的制造二次电池的方法，其中，所述二次电池是锂离子电池。
15.如权利要求14所述的制造二次电池的方法，其中，所述锂离子电池是锂离子聚合物电池。
16.如权利要求12所述的制造二次电池的方法，其中，所述制造二次电池的方法还包括在将所述电池单体的所述单体接线片结合到所述第一端子的所述另一端的步骤与弯曲所述第一端子和所述第二端子的步骤之间的应用绝缘带的步骤，所述绝缘带包括第一绝缘带和第二绝缘带。
17.如权利要求16所述的制造二次电池的方法，其中，所述第一绝缘带覆盖所述第一端子的所述另一端和所述第二端子的所述另一端。
18.如权利要求16所述的制造二次电池的方法，其中，所述第二绝缘带覆盖所述第一绝缘带的与所述第二端子的所述另一端对应的部分。
19.如权利要求16所述的制造二次电池的方法，其中，所述第二绝缘带的厚度对应于所述正温度系数器件的厚度。
20.如权利要求12所述的制造二次电池的方法，其中，所述保护电路模块还包括第三端子，所述制造二次电池的方法还包括在将所述正温度系数器件结合到所述第一端子的所述一端和所述第二端子的所述一端的步骤与弯曲所述第一端子和所述第二端子的步骤之间的将所述第三端子与所述电池单体的另一单体接线片结合的步骤。
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